Изолирование катушечной обмотки активной части электрической машины
Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении эффективности изолирования катушечной обмотки активной части электрической машины. Способ изолирования катушечной обмотки (3) активной части (5) вращающейся электрической машины, согласно которому активную часть (5) сначала в пропиточном резервуаре (7) в виде ванны путем вакуумного импрегнирования под давлением пропитывают изоляционной смолой (30), полностью погружая и удерживая в изоляционной смоле (30). Затем наполненный изоляционной смолой (30) пропиточный резервуар (7) вместе с расположенной в нем активной частью (5) вводится в печь для запекания, и активная часть (5) в изоляционной смоле (30) приводится во вращение вокруг продольной оси (15) активной части (5). Во время вращения активной части (5) изоляционная смола (30) отводится из пропиточного резервуара (7), и после этого температура печи повышается до заданной температуры запекания и поддерживается на этой температуре запекания в течение заданной продолжительности запекания. Вращение активной части (5) заканчивается по истечении продолжительности запекания. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение касается способа изолирования катушечной обмотки активной части (то есть статора или ротора) вращающейся электрической машины и устройства для выполнения этого способа.
Точнее, изобретение касается изолирования катушечной обмотки активной части вращающейся электрической машины, при котором катушечная обмотка пропитывается изоляционной смолой путем так называемого вакуумного импрегнирования под давлением (англ. Vacuum Pressure Impregnation, сокращенно VPI). При вакуумном импрегнировании под давлением активная часть сначала дегазируется в вакууме, а затем погружается в изоляционную смолу. Наконец, изоляционная смола и погруженная в изоляционную смолу активная часть подвергаются действию повышенного давления для вдавливания изоляционной смолы в вакуумированные, до сих пор еще не наполненные изоляционной смолой полости активной части. При этом должно предотвращаться повторное вытекание большого количества изоляционной смолы из активной части после пропитывания. Вытекание смолы имеет, во-первых, недостаток получения худших величин сопротивления изоляции, а во-вторых, еще более весомый недостаток получения изоляции, которая может легко повреждаться или разрушаться при резкой декомпрессии. Такие повреждения могут возникать из-за раковин в изоляции, то есть из-за закрытых полостей, которые образовались вследствие стекающей смолы, и в которые при эксплуатации электрической машины под высоким давлением технологического газа, действию которого подвержена машина, диффундирует газ, и в которых поэтому действует это высокое давление технологического газа. При быстром падении давления в области электрической машины диффундировавший в раковины газ не может улетучиваться достаточно быстро, так что в раковинах из-за оставшегося там газа возникает повышенное давление, которое приводит к взламыванию или, соответственно, расслоению изоляции.
У определенных смол вытекание изоляционной смолы после пропитывания может уменьшаться с помощью так называемого ускорителя, при этом речь идет о веществе, которое введено в подлежащую пропитке катушечную обмотку и во время процесса пропитки заставляет изоляционную смолу образовывать гель и тем самым предотвращает вытекание. Однако такой ускоритель может применяться не у всех изоляционных смол, в частности не у специальных смол, которые нужны для изоляции обмоток специальных быстроходных электрических машин и при охлаждении технологическим газом постоянно должны быть под высоким давлением.
В основе изобретения лежит задача, предложить улучшенный способ, включающий в себя вакуумное импрегнирование под давлением для изолирования катушечной обмотки активной части вращающейся электрической машины, и устройство для выполнения этого способа
Задача в соответствии с изобретением решается с помощью способа с признаками п.1 формулы изобретения и устройства с признаками п.7 формулы изобретения.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
При предлагаемом изобретением способе изолирования катушечной обмотки активной части вращающейся электрической машины активная часть сначала в ваннообразном пропиточном резервуаре путем вакуумного импрегнирования под давлением пропитывается изоляционной смолой. Затем все еще наполненный изоляционной смолой пропиточный резервуар вместе с расположенной в нем активной частью вводится в печь для запекания, и активная часть в изоляционной смоле приводится во вращение вокруг продольной оси активной части. Во время вращения активной части изоляционная смола отводится из пропиточного резервуара, и после этого температура печи повышается до заданной температуры запекания и поддерживается на этой температуре запекания в течение заданной продолжительности запекания. Только по истечении продолжительности запекания вращение активной части заканчивается.
При предлагаемом изобретением способе вытекание изоляционной смолы из активной части после вакуумного импрегнирования под давлением значительно уменьшается, когда активная часть во время затвердевания изоляционной смолы приводится и остается во вращении. При этом особенно предпочтительно активная часть уже приводится во вращение, когда она еще погружена в изоляционную смолу, и вращение поддерживается во время спуска изоляционной смолы из пропиточного резервуара и во время запекания в печи для запекания. Благодаря этому, в частности, предотвращается протекание между спуском изоляционной смолы и началом запекания некоторого времени, в которое активная часть не вращается, и в которое может вытекать соответственно больше изоляционной смолы, потому что активная часть, например, после спуска изоляционной смолы должна сперва транспортироваться к печи для запекания, потом размещаться в печи для запекания и, наконец, подключаться к приводу вращения.
В одном из вариантов осуществления предлагаемого изобретением способа активная часть в пропиточном резервуаре приводится во вращение с помощью цепного привода. В частности, может быть предусмотрено, чтобы активная часть двумя цепями, с помощью которых активная часть подвешивается к держателю активной части, удерживалась в пропиточном резервуаре и с помощью по меньшей мере одной из этих двух цепей приводилась во вращение. Этот вариант осуществления предлагаемого изобретением способа учитывает, что активная часть в соответствии с изобретением вначале вращения еще погружена в изоляционную смолу. Цепной привод адаптирован к этому аспекту изобретения, так как он предусматривает простую передачу приводного момента на активную часть с помощью цепи, которая, к тому же, при загрязнении изоляционной смолой может экономично заменяться. Кроме того, этот вариант осуществления предлагаемого изобретением способа позволяет одновременно целесообразно подвешивать активную часть к держателю активной части цепями, чтобы удерживать активную часть во время вакуумного импрегнирования под давлением и последующего вращения активной части в пропиточном резервуаре.
В другом варианте осуществления предлагаемого изобретением способа печь для запекания перед вводом наполненного изоляционной смолой пропиточного резервуара и расположенной в пропиточном резервуаре активной части предварительно нагревается до температуры предварительного нагрева, которая меньше температуры запекания. Благодаря этому печь для запекания может предпочтительно предварительно нагреваться до температуры предварительного нагрева, при которой изоляционная смола имеет надлежащую вязкость для спуска изоляционной смолы.
В другом варианте осуществления предлагаемого изобретением способа температура печи по истечении продолжительности запекания опускается до некоторой конечной температуры в соответствии с заданной характеристикой снижения температуры. При этом может быть предусмотрено, что вращение активной части заканчивается только после того, как температура печи достигла конечной температуры. Этот вариант осуществления предлагаемого изобретением способа обеспечивает возможность равномерного и управляемого охлаждения активной части и изоляционной смолы на катушечной обмотке для предотвращения обусловленных разностями температуры напряжений в изоляционной смоле, которые могут повреждать изоляцию.
Предлагаемое изобретением устройство для выполнения предлагаемого изобретением способа включает в себя пропиточный резервуар, который предназначен для помещения активной части и наполнения изоляционной смолой, пока активная часть полностью не будет погружена в изоляционную смолу, по меньшей мере одно соединяемое с активной частью первое цепное колесо и держатель активной части, который предназначен для того, чтобы удерживать активную часть в пропиточном резервуаре, и который для каждого первого цепного колеса имеет второе цепное колесо, которое может соединяться цепью с первым цепным колесом, при этом по меньшей мере одно второе цепное колесо может приводиться в движение приводом для приведения активной части во вращение вокруг ее продольной оси. Предлагаемое изобретением устройство позволяет выполнять предлагаемый изобретением способ при уже названных выше преимуществах.
В одном из вариантов осуществления предлагаемого изобретением устройства каждое первое цепное колесо по меньшей мере одним соединительным элементом может разъемно соединяться с активной частью. Благодаря этому первое цепное колесо может предпочтительно применяться многократно для изолирования катушечных обмоток от активных частей.
Другой вариант осуществления предлагаемого изобретением устройства предусматривает два первых цепных колеса, которые могут соединяться с активной частью на противоположных друг другу вдоль продольной оси активной части сторонах активной части, и с помощью которых активная часть может подвешиваться каждой цепью к держателю активной части для удерживания активной части в пропиточном резервуаре. При этом может быть предусмотрено, чтобы расстояние между двумя вторыми цепными колесами было настраиваемым. Это обеспечивает возможность уже упомянутого выше подвешивания активной части к держателю активной части двумя цепями. Возможность настройки расстояния между двумя вторыми цепными колесами позволяет также предпочтительно адаптировать расстояние между вторыми цепными колесами к расстоянию между первыми цепными колесами или, соответственно, к осевой протяженности активной части и вместе с тем применять предлагаемое изобретением устройство для активных частей различных осевых протяженностей.
В другом варианте осуществления предлагаемого изобретением устройства пропиточный резервуар имеет дно резервуара, имеющее сливной желоб, который впадает в закрываемое запорным органом отверстие резервуара. Благодаря этому предпочтительно облегчается, в частности, выпуск изоляционной смолы из пропиточного резервуара.
Другой вариант осуществления предлагаемого изобретением устройства предусматривает вставку держателя, которая имеет расположенные в виде решетки стенки и может располагаться на держателе активной части таким образом, чтобы стенки вдавались в изоляционную смолу над активной частью, когда активная часть в пропиточном резервуаре погружена в изоляционную смолу. Благодаря этому может предпочтительно уменьшаться раскачивание изоляционной смолы в пропиточном резервуаре, в частности во время транспортировки наполненного изоляционной смолой пропиточного резервуара в печь для запекания.
Вышеописанные свойства, признаки и преимущества этого изобретения, а также каким образом они достигаются, становится яснее и отчетливее понятно в контексте последующего описания примеров осуществления, которые поясняются подробнее со ссылкой на чертежи. При этом показано:
фиг.1: изображение в перспективе одного из примеров осуществления предлагаемого изобретением устройства для изолирования катушечной обмотки активной части вместе с расположенной на нем или, соответственно, в нем активной частью;
фиг.2: изображение в перспективе показанной на фиг.1 активной части и соединенных с активной частью первых цепных колес;
фиг.3: блок-схема одного из примеров осуществления предлагаемого изобретением способа изолирования катушечной обмотки активной части.
Соответствующие друг другу части снабжены на фигурах одними и теми же ссылочными позициями.
На фиг.1 показано изображение в перспективе одного из примеров осуществления предлагаемого изобретением устройства 1 для изолирования катушечной обмотки 3 активной части 5 вращающейся электрической машины. Устройство 1 включает в себя пропиточный резервуар 7, держатель 9 активной части и два первых цепных колеса 11, 12.
На фиг.2 показано изображение в перспективе показанной на фиг.1 активной части 5 и соединенных с активной частью 5 первых цепных колес 11, 12.
Активная часть 5 имеет пакет 13 листов стали, который проходит кольцеобразно вокруг продольной оси 15 активной части 5. Продольная ось 15 задает осевое направление. Пакет 13 листов стали имеет проходящие в осевом направлении пазы 17, через которые проходят прямые участки катушечной обмотки 13, которые на двух осевых концах пакета 13 листов стали соединены каждый лобовой частью катушечной обмотки с получением катушек. Пазы 17 закрыты (не изображенными) пазовыми клиньями.
Первые цепные колеса 11, 12 расположены на противоположных друг другу в осевом направлении сторонах активной части 5 и проходят каждое вокруг продольной оси 15. Каждое первое цепное колесо 11, 12 неподвижно расположено на несущем диске 19, 20, который соединен с пакетом 13 листов стали выполненными в виде соединительных стержней соединительными элементами 21. Несущие диски 19, 20 разъемно соединены с соединительными элементами 21 винтовыми соединениями 23.
Пропиточный резервуар 7 выполнен в виде ванны и имеет дно резервуара, имеющее сливной желоб 25. Этот сливной желоб 25 впадает в закрываемое запорным органом 27 отверстие 29 резервуара в самой низкой точке пропиточного резервуара 7. Пропиточный резервуар 7 наполнен изоляционной смолой 30, так что активная часть 5 полностью погружена в изоляционную смолу 30.
Держатель 9 активной части включает в себя расположенную на опорных ножках 31 раму 33 держателя. На раме 33 держателя расположены две балки 35, 36 держателя, на каждой из которых расположено по второму цепному колесу 37, 38. Каждое второе цепное колесо 37, 38 соединено цепью 39, 40 с первым цепным колесом 11, 12. Балки 35, 36 держателя могут крепиться к раме 33 держателя в разных положениях, так что расстояние между вторыми цепными колесами 37, 38 может адаптироваться к расстоянию между первыми цепными колесами 11, 12 или, соответственно, осевой протяженности активной части 5.
В держатель 9 активной части вставлена вставка 41 держателя, которая имеет расположенные в виде решетки стенки 43. Стенки 43 вдаются в изоляционную смолу 30 над активной частью 5.
Активная часть 5 цепями 39, 40 подвешена к держателю 9 активной части. По меньшей мере одно второе цепное колесо 37, 38 может приводиться в движение (не изображенным) приводом для приведения активной части 5 во вращение вокруг продольной оси 15.
На фиг.3 показана блок-схема 100 одного из примеров осуществления предлагаемого изобретением способа, имеющего этапы 101-107 способа, изолирования катушечной обмотки 3 активной части 5 с применением устройства 1, показанного на фиг.1.
На первом этапе 101 способа активная часть 5 в пропиточном резервуаре 7 путем вакуумного импрегнирования под давлением пропитывается изоляционной смолой 30. Для этого несущие диски 19, 20 крепятся соединительными элементами 21 к активной части 5. Держатель 9 активной части, например, с помощью крана, поднимается над активной частью 5, пока каждое первое цепное колесо 11, 12 не сможет навешиваться в подвешенную к второму цепному колесу 37, 38 цепь 39, 40. После навешивания первых цепных колес 11, 12 держатель 9 активной части вместе с подвешенной к нему активной частью 5 приподнимается и опускается над пропиточным резервуаром 7, так чтобы активная часть 5 удерживалась держателем 9 активной части в пропиточном резервуаре 7. Затем пропиточный резервуар 7 и держатель 9 активной части соединяются друг с другом, например, винтовыми соединениями. Потом пропиточный резервуар 7 и держатель 9 активной части вместе с подвешенной к нему активной частью 5 движутся в автоклав. Автоклав закрывается и вакуумируется, и активная часть в течение заданной продолжительности дегазации дегазируется в вакуумированном автоклаве. Одновременно изоляционная смола 30 нагревается до температуры предварительного нагрева, например, примерно до 70°C. Затем нагретая изоляционная смола 30 в вакуумированном автоклаве через отверстие 29 резервуара накачивается в пропиточный резервуар 7, пока уровень наполнения изоляционной смолой 30 в пропиточном резервуаре 7 не достигнет некоторого заданного значения, при котором активная часть 5 полностью погружена в изоляционную смолу 30. Потом активная часть 5 в течение продолжительности пропитки пропитывается изоляционной смолой 30. После этого давление в автоклаве повышается до некоторого повышенного давления на продолжительность повышенного давления, и затем снова уменьшается до нормального давления.
На втором этапе 102 способа сначала вставка 41 держателя вставляется в раму 33 держателя. Затем все еще наполненный изоляционной смолой 30 пропиточный резервуар 7 и держатель 9 активной части вместе с подвешенной к нему в изоляционной смоле 30 активной частью 5 вводятся в предварительно нагретую до температуры предварительного нагрева печь для запекания.
На третьем этапе 103 способа активная часть 5 в изоляционной смоле 30 приводится во вращение вокруг продольной оси 15, например, во вращение с угловой скоростью примерно три оборота в минуту, при этом по меньшей мере одно второе цепное колесо 37, 38 приводится в движение приводом, например, через карданный вал.
На четвертом этапе 104 способа изоляционная смола 30 откачивается из пропиточного резервуара 7, в то время как активная часть 5 продолжает оставаться во вращении. Опционально после откачивания изоляционной смолы 30 под открытое отверстие 20 резервуара пододвигается большой площади сборный поддон для сбора подтекающей изоляционной смолы 30, которая, например, стекает каплями с активной части 5, и распределения по большой площади для предотвращения самовоспламенения изоляционной смолы 30 во время запекания на пятом этапе 105 способа.
На пятом этапе 105 способа температура печи повышается до заданной температуры запекания, например, примерно до 170°C, и в течение заданной продолжительности запекания, например, в течение примерно восьми часов, поддерживается на этой температуре запекания.
На шестом этапе 106 способа температура печи в соответствии с заданной характеристикой снижения температуры постепенно опускается до конечной температуры.
На седьмом этапе 107 способа вращение активной части 5 заканчивается, после того как температура печи достигла конечной температуры. Затем охлажденное устройство 1 демонтируется, и все компоненты устройства 1, которые приходили в контакт с изоляционной смолой 30 (пропиточный резервуар 7, цепные колеса 11, 12, 37, 38, цепи 39, 40, несущие диски 19, 20 и вставка 41 держателя) проверяются и при необходимости очищаются или заменяются.
Хотя изобретение было подробнее проиллюстрировано и описано в деталях на предпочтительных примерах осуществления, изобретение не ограничено раскрытыми примерами, и специалистом могут быть выведены отсюда другие варианты без выхода из объема охраны изобретения.
1. Способ изолирования катушечной обмотки (3) активной части (5) вращающейся электрической машины, при этом
- активную часть (5) в ваннообразном пропиточном резервуаре (7) путем вакуумного импрегнирования под давлением пропитывают изоляционной смолой (30), и активную часть (5) после пропитывания изоляционной смолой (30) в наполненном изоляционной смолой (30) пропиточном резервуаре (7) удерживают полностью погруженной в изоляционную смолу (30);
- затем наполненный изоляционной смолой (30) пропиточный резервуар (7) вместе с расположенной в нем активной частью (5) вводят в печь для запекания, и активную часть (5) в изоляционной смоле (30) приводят во вращение вокруг продольной оси (15) активной части (5);
- во время вращения активной части (5) изоляционную смолу (30) отводят из пропиточного резервуара (7), и после этого температуру печи повышают до заданной температуры запекания и поддерживают на этой температуре запекания в течение заданной продолжительности запекания;
- и вращение активной части (5) заканчивают по истечении продолжительности запекания.
2. Способ по п.1, при этом активная часть (5) в пропиточном резервуаре (7) приводится во вращение с помощью цепного привода.
3. Способ по п.2, при этом активная часть (5) двумя цепями (39, 40), с помощью которых активная часть (5) подвешивается к держателю (9) активной части, удерживается в пропиточном резервуаре (7) и с помощью по меньшей мере одной из этих двух цепей (39, 40) приводится во вращение.
4. Способ по одному из предыдущих пунктов, при этом печь для запекания перед вводом наполненного изоляционной смолой (30) пропиточного резервуара (7) и расположенной в пропиточном резервуаре (7) активной части (5) предварительно нагревается до температуры предварительного нагрева, которая меньше температуры запекания.
5. Способ по одному из предыдущих пунктов, при этом температура печи по истечении продолжительности запекания опускается до конечной температуры в соответствии с заданной характеристикой снижения температуры.
6. Способ по п.5, при этом вращение активной части (5) заканчивается только после того, как температура печи достигла конечной температуры.
7. Устройство (1) для осуществления способа по одному из предыдущих пунктов, включающее в себя
- пропиточный резервуар (7), который предназначен для помещения активной части (5) и наполнения изоляционной смолой (30), пока активная часть (5) полностью не будет погружена в изоляционную смолу (30);
- по меньшей мере одно соединяемое с активной частью (5) первое цепное колесо (11, 12) и
- держатель (9) активной части, который предназначен для того, чтобы удерживать активную часть (5) в пропиточном резервуаре (7), и который для каждого первого цепного колеса (11, 12) имеет второе цепное колесо (37, 38), которое выполнено с возможностью соединения цепью (39, 40) с первым цепным колесом (11, 12), при этом по меньшей мере одно второе цепное колесо (37, 38) выполнено с возможностью приведения в движение приводом для приведения активной части (5) во вращение вокруг ее продольной оси (15).
8. Устройство (1) по п.7, при этом каждое первое цепное колесо (11, 12) по меньшей мере одним соединительным элементом (21) выполнено с возможностью разъемного соединения с активной частью (5).
9. Устройство (1) по п.7 или 8, имеющее два первых цепных колеса (11, 12), которые могут соединяться с активной частью (5) на противоположных друг другу вдоль продольной оси (15) активной части (5) сторонах активной части (5) и с помощью которых активная часть (5) может подвешиваться каждой цепью (39, 40) к держателю (9) активной части для удерживания активной части (5) в пропиточном резервуаре (7).
10. Устройство (1) по п.9, при этом расстояние между обоими вторыми цепными колесами (37, 38) является настраиваемым.
11. Устройство (1) по одному из пп.7-10, при этом пропиточный резервуар (7) имеет дно резервуара со сливным желобом (25), который оканчивается в закрываемое запорным органом (27) отверстие (29) резервуара.
12. Устройство (1) по одному из пп.7-11, имеющее вставку (41) держателя, которая имеет расположенные в виде решетки стенки (43) и выполнена с возможностью расположения на держателе (9) активной части таким образом, чтобы стенки (43) вдавались в изоляционную смолу (30) над активной частью (5), когда активная часть (5) в пропиточном резервуаре (7) погружена в изоляционную смолу (30).
